题目内容
从废钒催化剂（主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：
（1）步骤①中废渣的主要成分是 ，③中X试剂为 。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是 。
（3）②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）。
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层）
2RAn（有机层） + nH2SO4 (水层)为提高②中萃取百分率，应采取的措施是
。
（4）请完成④中的反应离子方程式：
□ClO3- + □VO2+ +□H+ =□VO3+ + □ +□
（5）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
|
pH |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
2.0 |
2.1 |
|
钒沉淀率% |
88.1 |
94.8 |
96.5 |
98.0 |
98.8 |
98.8 |
96.4 |
93.1 |
89.3 |
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为 。
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 。
⑴SiO2（2分） H2SO4 （2分）
⑵在分液漏斗下方放一洁净烧杯（使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁），打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔），打开活塞，将下层液体放入烧杯，当分液面接近（或略超过）活塞处时关闭活塞；上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中。（2分）要点：打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔）（1分）；先打开活塞放出下层液体，后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中（1分）。
⑶加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取（2分） 写“加入碱（可以是NaOH、KOH、氨水）中和硫酸使平衡正移”，得2分；写“多次连续萃取”，得2分；写“加入Mg、Fe、弱酸强碱盐”，都给2分；写“增大萃取剂的加入量”，给1分，写“增大萃取剂浓度”不得分；写“移出H2SO4 ”给1分。
⑷1ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + 1 Cl- + 3H2O （2分）补出Cl-和H2O，1分。配平正确，1分。
不写“1”，扣1分。
⑸1.7—1.8（2分） 写1.7、1.8、1.75、1.7—1.8之间均给2分。
写成1.6，给1分。
⑹氨气 有机萃取剂（2分）各1分。每多写一个扣1分。
【解析】
试题分析：工艺流程题的关键是搞清楚加入什么物质，发生什么反应，如何分离等问题，将工艺流程转化为物质的流程。①SiO2不溶于水、酸，通过过滤除去，在废渣中，V2O5被还原为VO2+，与其他离子一起存在在滤液中；②从分离中可以看出，VO2+以溶于有机溶剂，通过萃取分离；③通过反萃取，得到酸性水溶液含VO2+、SO42-，故X为H2SO4；然后通过氧化将V从+4到+5，加入氨水，呈碱性转化为沉淀，通过焙烧，得到V2O5。整个工艺流程并不复杂。
考点：以工艺流程为基础，考查化学与工业的关系，注重元素化合物知识、实验操作、氧化还原反应的考查。
回答下列问题：
（1）①中废渣的主要成分是
（2）完成④中反应的离子方程式：
（3）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表
| pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
| 钒沉淀率/% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
（4）全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置（如图b所示，a、b均为惰性电极），已知：全矾液流电池的工作原理为：
VO2++V2++2H+
| 放电 |
| 充电 |
V2+为紫色，V3+为绿色，VO2+为蓝色，VO2+为黄色．则：
①放电过程中，当转移1.0mol电子时共有1.0mol H+从
②当充电时，右槽溶液颜色由
回答下列问题：
（1）①中滤渣的主要成分是
（2）②、③中的变化过程可简化为（下式中Rn+表示VO2+或Fe3+，HA表示有机萃取 剂的主要成分）：
Rn+（水层）+nHA（有机层）?RAn（有机层）+nH+（水层）
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是
（3）完成④中反应的离子方程式：
- 3 |
（4）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如表
| pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
| 钡沉淀率/% | 88 | 92 | 93 | 95 | 95 | 95 | 93 | 90 | 87 |
（5）在整个工艺流程中，可以循环利用的物质是水、
（6）写出废液Y中除H+之外的两种阳离子
从废钒催化剂（主要成分有V2O5，VOSO4，K2SO4，SiO2等）中回收V2O5的一种生产流程示意图如下，请回答下列问题：
（1）步骤①中废渣的主要成分是______，③中X试剂为______；（均填化学式）
（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是______；
（3）②③的变化过程可简化为（下式R表示VO 2+，HA表示有机萃取剂）
R2（SO4）n（水层）+2nHA（有机层）?2RAn（有机层）+nH2SO4（水层）
为提高②中萃取百分率，应采取的措施是______；
（4）请完成④中反应的离子方程式：
______ClO3-+______VO2++______H-+=______VO3++______+______
（5）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如表
| pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
| 钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有______．